阅读说明：本技术 用于超音波加工器具的超音波频率调整装置 (Ultrasonic frequency adjusting device for ultrasonic processing tool ) 是由 施俊名 于 2018-06-26 设计创作，主要内容包括：一种用于超音波加工器具的超音波频率调整装置,包括电源、超音波控制模块以及处理器。超音波控制模块的超音波加工单元根据电源提供的第一电力产生超音波,并将超音波施加至加工元件。超音波控制模块的超音波频率调整单元调整超音波的操作频率。处理器判断超音波的操作频率调整至第一频率时,第一电力的电压与电流具有特征相位,并控制超音波频率调整单元将超音波的操作频率调整至第一频率。(An ultrasonic frequency adjusting device for an ultrasonic processing device comprises a power supply, an ultrasonic control module and a processor. An ultrasonic processing unit of the ultrasonic control module generates ultrasonic waves according to first power provided by the power supply and applies the ultrasonic waves to the processing element. An ultrasonic frequency adjusting unit of the ultrasonic control module adjusts the operating frequency of the ultrasonic wave. When the processor determines that the operating frequency of the ultrasonic wave is adjusted to the first frequency, the voltage and the current of the first power have characteristic phases, and the processor controls the ultrasonic frequency adjusting unit to adjust the operating frequency of the ultrasonic wave to the first frequency.)

用于超音波加工器具的超音波频率调整装置

技术领域

本发明关于一种超音波频率调整装置；更具体而言，本发明是一种用于超音波加工器具的超音波频率调整装置。

背景技术

传统加工器具（例如：铣床加工器具、车床加工器具）主要是利用高速旋转刀具进行工件的切削，并通过人工操作的方式完成相关的工件加工。

而为了进一步提升加工的精准度，超音波辅助加工技术因此得到发展。具体而言，超音波辅助加工主要是利用超音波的高频率震动特性，将其应用于加工的刀具上，如此一来，便可更有效率且更精准地完成工件的加工，同时降低刀具的耗损率。

然而，由于不同的加工刀具、加工工件及加工环境所需的共振频率皆有差异，因此，若使用固定单一的超音波频率进行加工，将导致加工结果无法达到最优化。

有鉴于此，如何改良前述现有超音波辅助加工的缺点，乃为业界亟需努力的目标。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种用于超音波加工器具的超音波频率调整装置，包括电源、超音波控制模块以及处理器。超音波控制模块电性连结至电源以及处理器，并包括超音波加工单元以及超音波频率调整单元。

具体而言，超音波加工单元根据电源提供的第一电力产生超音波，并将超音波施加至加工元件。超音波频率调整单元用以调整超音波的操作频率。处理器用以：判断超音波的操作频率调整至第一频率时，第一电力的电压与电流具有特征相位；控制超音波频率调整单元将超音波的操作频率调整至第一频率。

超音波频率调整装置还包括：一加工元件驱动器，用以根据该电源提供的一第二电力驱动该加工元件。

其中，当该加工元件应用至一负载时，该处理器还用以：

判断该超音波的该操作频率调整至一第二频率时，该第一电力的电压与电流具有该特征相位；

控制该超音波频率调整单元将该超音波的该操作频率调整至该第二频率。

超音波频率调整装置还包括：一电压振幅调整单元，电性连结至该电源，用以调整该第二电力的电压振幅。

超音波频率调整装置，还包括：一输入输出控制界面，用以接收一操作信号，其中，该操作信号用以操作该超音波频率调整装置。

其中，该输入输出控制界面为PLC连接器（PLC connector）界面或RS-485界面。

其中，该超音波频率调整单元于一频率范围内调整该超音波的操作频率。

其中，该频率范围界于20kHz到32kHz。

此外在参阅附图及随后描述的实施方式后，此技术领域普通技术人员便可了解本发明的其他目的，以及本发明的技术手段及实施方案。

附图说明

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明第一实施例的超音波频率调整装置的方块图；

图2A是本发明第二实施例的超音波频率调整装置的示意图；

图2B是本发明第二实施例的超音波频率调整装置的后视图；以及

图2C是本发明第二实施例的超音波频率调整装置的方块图。

附图标记说明

1、2 超音波频率调整装置

11、21 电源

13、22 超音波控制模块

131、221 超音波加工单元

133、222 超音波频率调整单元

15、23 处理器

24 加工元件驱动器

25 电压振幅调整单元

26 输入输出控制界面

8、9 加工元件

P11、P21 第一电力

P21 第二电力

U11、U21 超音波

FRQ11、FRQ21 操作频率。

具体实施方式

下面将通过实施方式来解释本发明的内容。须说明的是，本发明的实施例并非用以限制本发明须在如实施例所述的任何特定的环境、应用或特殊方式方能实施。因此，有关实施例的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以限制本发明，且本发明所要求保护的范围，以权利要求书为准。除此之外，于以下实施例及附图中，与本发明非直接相关的元件已省略而未绘示，且以下附图中各元件间的尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。

首先请参考图1，其是本发明第一实施例的一超音波频率调整装置1的方块图。超音波频率调整装置1包括一电源11、一超音波控制模块13以及一处理器15。其中，处理器15电性连结至超音波控制模块13，超音波控制模块13包括一超音波加工单元131以及一超音波频率调整单元133。元件间的互动将于下文中进一步阐述。

具体而言，超音波加工单元131用以根据电源11提供的一第一电力P11产生一超音波U11，并用以将超音波U11施加至一加工元件9（例如加工刀具）。另一方面，超音波频率调整单元133用以自动地调整超音波U11的一操作频率FRQ11。

接着，在超音波频率调整单元133自动地调整超音波U11的操作频率FRQ11时，处理器15可用以判断第一电力P11的电压与电流的相位变化。而于第一实施例中，当处理器15判断超音波U11的操作频率FRQ11调整至一第一频率时，第一电力P11的电压与电流具有一特征相位（未绘示）。

更进一步来说，当第一电力P11的电压与电流具有特征相位，表示超音波U11的操作频率FRQ11与加工元件9间处于共振状态，因此，超音波U11于第一频率状态下施加至加工元件9时，将使得加工元件9具有较佳的加工效益。因此，处理器15控制超音波频率调整单元133将超音波U11的操作频率FRQ11调整锁定至第一频率。

请同时参考图2A~2C。图2A是本发明第二实施例的一超音波频率调整装置2的示意图。图2B是本发明第二实施例的超音波频率调整装置2的后视图。图2C本发明第二实施例的超音波频率调整装置2的方块图。

详言之，超音波频率调整装置2包括一电源21、一超音波控制模块22、一处理器23、一加工元件驱动器24、一电压振幅调整单元25以及一输入输出控制界面26。其中，超音波控制模块22包括一超音波加工单元221以及一超音波频率调整单元222。元件间具有电性连结，互动将于下文中进一步阐述。

详细来说，超音波加工单元221用以根据电源21提供的一第一电力P21产生一超音波U21，并用以将超音波U21施加至一加工元件8（例如加工刀具）。另一方面，超音波频率调整单元222用以自动地调整超音波U21的一操作频率FRQ21。需特别说明，于第二实施例中，超音波频率调整单元222于一频率范围内调整超音波U21的操作频率FRQ21。较佳地，超音波频率调整单元222于20kHz到32kHz的范围内调整操作频率FRQ21。

接着，在超音波频率调整单元222自动地调整超音波U21的操作频率FRQ21时，处理器23可用以判断第一电力P21的电压与电流的相位变化。而于第二实施例中，当处理器23判断超音波U21的操作频率FRQ21调整至一第一频率时，第一电力P21的电压与电流具有一特征相位（未绘示）。

需特别说明，于本实施例中，前述特征相位可为具有最高电压与电流相位差值的相位。详言之，即超音波频率调整单元222于频率范围20kHz到32kHz之间调整超音波U21的操作频率FRQ21时，会记录不同频率下第一电力P21的电压与电流的相位差，而调整到第一频率时，第一电力P21的电压与电流的相位差值最高，则处理器22判断操作频率FRQ21调整至第一频率时，第一电力P21的电压与电流具有特征相位。

同样地，当第一电力P21的电压与电流具有特征相位，表示超音波U21的操作频率FRQ21与加工元件8间是处于共振状态，因此，超音波U21于第一频率状态下施加至加工元件8时，将使得加工元件8具有较佳的加工效果。因此，处理器23控制超音波频率调整单元222将超音波U21的操作频率FRQ21调整锁定至第一频率。

随后，当加工元件驱动器24根据电源21提供的一第二电力P22驱动加工元件8，并将加工元件8应用于负载（未绘示）时（例如：马达驱动刀具应用于物品的切削时），由于加工元件8以及负载的种类不同将导致共振频率发生变化，因此，超音波频率调整单元222将自动地调整超音波U21的操作频率FRQ21。此时，处理器23追踪第一电力P21的电压与电流的相位变化。

于第二实施例中，加工元件8持续应用于负载的过程中，处理器23判断当超音波U21的操作频率自动地调整至一第二频率时，第一电力P21的电压与电流具有特征相位，即表示超音波U21的操作频率FRQ21与加工元件8应用至负载时是处于共振状态。

因此，超音波U21于第二频率状态下施加至加工元件8应用于负载的情况时，将使得加工元件8具有较佳的加工效果。因此，处理器23控制超音波频率调整单元222将超音波U21的操作频率FRQ21调整至第二频率。

更详细来说，由前述内容可知，当电压与电流的相位为特征相位时，其电压与电流的相位差具有一特定值，因此，当加工元件8持续应用于负载的过程中，由于可能影响超音波U21的操作频率FRQ21与加工元件8间的共振状态，使得电压与电流的相位产生变化，此时，处理器23将控制超音波频率调整单元222调整超音波U21的操作频率FRQ21，并追踪第一电力P21的电压与电流的相位差是否符合特定值。

而于第二实施例中，处理器23追踪到在操作频率FRQ21为第二频率时，第一电力P21的电压与电流的相位差符合特定值，即第一电力P21的电压与电流的相位符合特征相位，便控制超音波频率调整单元222将超音波U21的操作频率FRQ21调整至第二频率，如此一来，便可在加工元件8持续应用于负载的过程中，维持操作频率FRQ21与加工元件8间的共振状态。

另一方面，加工元件驱动器24驱动加工元件8的过程中，可通过电压振幅调整单元25调整一第二电力P22的电压振幅（例如：±10伏特～±150伏特），借以调整加工元件8于加工的速度或精细度。需特别说明，如图2A所示，电压振幅调整单元25可通过旋钮操作。

另外，为了配合计算机数值控制（Computer Numerical Control, CNC）工具机的自动化操作，输入输出控制界面26可连接至CNC工具机，如此一来，使用者便可通过CNC工具机下达相关操作指令，而输入输出控制界面26于接收操作信号后，超音波频率调整装置2便可根据操作信号的种类，进行前述相关的各种操作。须强调，于第二实施例中，输入输出控制界面26为PLC连接器（PLC connector）界面或RS-485界面，但是其并非用以限制输入输出控制界面的实施方案。

综合上述，本发明用于超音波加工器具的超音波频率调整装置，可先针对加工元件锁定相应的超音波操作频率，随后，再依据加工元件应用的负载造成的变化，动态地追踪相应的超音波操作频率，如此一来，便可使加工效果达到优化，以改善先前技术的缺点。

另外特别说明，本领域技术人员可通过前述实施例所述内容，理解处理器可为中央处理单元（Central Processing Unit）或相关指令执行电路的组合，模块及单元可为相应电路及其组合。但是其并非用以限制本发明的硬件实施方案。

但是上述实施例仅为例示性说明本发明的实施方案，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何本领域技术人员可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以权利要求书的内容为准。